? ? ? ? 變電站自動化系統是由多類設備協同工作的復雜系統，其設備按功能層級可分為過程層設備?（直接連接一次設備）、間隔層設備?（實現保護控制）和站控層設備?（數據匯總與監控），同時還包括支撐系統運行的輔助設備。以下是各層級核心設備的詳細解析：

?一、過程層設備：

? ? ? ? 過程層設備直接與一次設備（變壓器、斷路器、母線等）交互，負責采集電氣量（電壓、電流）、狀態量（開關位置、刀閘狀態）及環境信息（溫度、濕度），并將模擬信號轉換為數字量供上層系統使用。

1. ?電子式互感器
?? ? ? ? 功能?：替代傳統電磁式CT/PT，將一次側高電壓/大電流轉換為可供后續處理的數字量（符合IEC 61850-9-2標準）。
?類型?：
?? ? ? ? 電子式電流互感器??：通過羅戈夫斯基線圈或低功率線圈感應電流，輸出數字信號；
?? ? ? ? 電子式電壓互感器??：利用電容分壓或光學傳感技術測量電壓。
?優勢?：無鐵芯飽和問題，抗電磁干擾能力強，支持高頻采樣（如10kHz以上），適用于智能變電站。
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2. ?智能終端??
?? ? ? ? 功能?：接收保護/測控裝置的跳合閘命令，驅動斷路器、隔離開關等一次設備動作，并采集設備狀態（如分合位、儲能狀態）回傳至上層。
?? ? ? ? 集成能力?：通常集成于斷路器機構箱或匯控柜內，支持多路開關量輸入（DI）/輸出（DO），部分設備集成溫度、局放等傳感器。
?? ? ? ? 典型應用?：110kV及以上斷路器的“就地控制單元”，替代傳統操作箱。
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3. ?合并單元??
?? ? ? ? 功能?：接收電子式互感器的采樣值（SV），按IEC 61850-9-2標準打包為以太網報文，同步發送給保護、測控等間隔層設備。
?? ? ? ? 關鍵技術?：
? ? ? ? 時間同步：通過IRIG-B或IEEE 1588協議實現μs級同步，確保多間隔采樣數據時序一致；
? ? ? ? 數據同步：支持多路互感器數據同步采集（如母線電壓與線路電流的同步）。
?? ? ? ? 注意?：在智能變電站中，合并單元與電子式互感器常集成設計（如“互感器+MU”一體化裝置）。
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4. ?狀態監測傳感器?
?? ? ? ? 類型?：
?局放傳感器?：檢測高壓設備內部局部放電（如GIS盆式絕緣子、變壓器繞組），通過超聲波或特高頻（UHF）信號采集；
?? ? ? ? 溫度傳感器?：光纖光柵傳感器（FBG）或紅外傳感器，監測斷路器觸頭、主變套管等關鍵部位溫度；
?? ? ? ? 氣體傳感器?：SF?密度監測傳感器（精度±0.1%），用于GIS組合電器的氣體泄漏報警。
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?二、間隔層設備：

? ? ? ? 間隔層設備以間隔（如一條線路、一臺主變）為單位，集成保護、測控、計量等功能，負責對一次設備實施保護和控制指令的下發。

1. ?線路保護裝置?
?? ? ? ? 功能?：檢測線路故障（短路、接地、斷線等），快速切除故障并閉鎖重合閘（若為瞬時性故障則啟動重合）。
?? ? ? ? 核心功能?：
三段式過流保護（速斷、限時速斷、定時限過流）；
零序方向保護（接地故障判斷）；
自動重合閘（單重/三重模式）。
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2. ?主變保護裝置?
?? ? ? ? 功能?：保護變壓器本體及引出線，防止繞組短路、鐵芯過熱、油面異常等故障。
?雙重化配置?：通常配置兩套獨立保護（差動保護+后備保護），一套主保護（差動），一套后備（過流、零序）。
?? ? ? ? 關鍵技術?：
差動保護：基于基爾霍夫電流定律，比較變壓器各側電流差值（需補償勵磁涌流、CT變比差異）；
? ? ? ? 瓦斯保護：與本體瓦斯繼電器聯動，檢測內部故障（如繞組匝間短路）。
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3. ?母線保護裝置?
?? ? ? ? 功能?：保護母線（如雙母線、單母分段）及其連接設備，快速切除母線短路故障。
?? ? ? ? 核心原理?：基于電流差動（大差+小差），區分母線內部/外部故障；支持母線互聯、充電保護等特殊工況。
?? ? ? ? 典型應用?：220kV及以上變電站的雙母線系統，需與斷路器失靈保護配合。
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4. ?測控裝置?
?? ? ? ? 功能?：采集間隔內模擬量（電壓、電流、功率）、開關量（斷路器位置、刀閘狀態），實現遙控、遙調功能，并將數據上送站控層。
?? ? ? ? 集成能力?：常與保護裝置一體化設計（如“保護測控一體化裝置”），節省設備空間。
?? ? ? ? 關鍵參數?：遙測精度（電流/電壓±0.5%，功率±1.0%）、遙信分辨率（≤1ms）。
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5. ?同步時鐘裝置（GPS/北斗對時裝置）??
?? ? ? ? 功能?：為全站設備提供統一時間基準（精度≤1μs），確保保護動作時序、故障錄波數據的時標一致性。
?? ? ? ? 組成?：
? ? ? ? 接收單元：GPS/北斗衛星信號接收模塊；
? ? ? ? 輸出單元：通過IRIG-B（DC/AC）、PPS（秒脈沖）或IEEE 1588（PTP）協議同步過程層/間隔層設備。
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?三、站控層設備：

? ? ? ? 站控層設備負責全站數據的匯總、存儲、展示與管理，實現“遙控、遙調、遙測、遙信”四遙功能，并支持高級應用（如故障分析、無功優化）。

1. ?監控主機（SCADA系統）??
? ? ? ? ?功能?：作為人機交互界面（HMI），實時顯示全站一次接線圖、設備狀態、潮流數據，支持遙控操作（如斷路器分合）和參數設置。
?核心模塊?：
? ? ? ? 數據采集模塊：接收間隔層上送的SV/GOOSE數據；
圖形顯示模塊：動態展示設備狀態（如斷路器紅色表示分閘，綠色表示合閘）；
歷史存儲模塊：存儲至少30天的遙測、遙信數據（符合DL/T 516《電力調度自動化系統運行管理規程》）。
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2. ?遠動通信裝置（RTU/通信管理機）??
?? ? ? ? 功能?：將站內數據通過調度數據網（如IEC 60870-5-104規約）上傳至調度主站，同時接收調度指令并轉發至間隔層設備。
?? ? ? ? 技術特點?：支持多規約轉換（如101/104/IEC 61850）；冗余設計（雙網口、雙電源），確保通信可靠性。
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3. ?網絡交換機（過程層/站控層）??
?? ? ? ? 功能?：構建變電站通信網絡，轉發SV、GOOSE、MMS等報文。
?分類?：
? ? ? ? 過程層交換機：支持GOOSE直采直跳（無SV/GOOSE交換機時），需滿足IEC 61850-3電磁兼容（EMC）要求；
站控層交換機：支持MMS（制造報文規范）報文，連接監控主機、遠動裝置等。
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4. ?網絡報文分析儀?
?? ? ? ? 功能?：抓包分析SV、GOOSE、MMS報文，診斷通信異常，輔助排查保護拒動/誤動原因。
?典型應用?：智能變電站投運前的聯調測試，或故障后分析通信鏈路問題。

5. ?五防閉鎖裝置?
?? ? ? ? 功能?：防止誤操作（誤分/合斷路器、帶負荷拉刀閘、帶電掛接地線等），通過電氣閉鎖、機械閉鎖或電磁閉鎖實現。
?智能化升級?：
? ? ? ? 數字化五防：與監控系統聯動，通過電腦鑰匙實現順序操作校驗；
人臉識別五防：結合生物識別技術，確保操作人員身份合法。
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四、輔助設備：
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1. ?不間斷電源（UPS）??
?? ? ? ? 功能?：為監控主機、遠動裝置等關鍵設備提供后備電源（續航≥30分鐘），防止站用電中斷導致系統癱瘓。
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2. ?火災報警系統（FAS）??
?? ? ? ? 功能?：通過煙感、溫感探測器監測設備區火災，聯動消防噴淋裝置，并上傳報警信號至監控后臺。
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3. ?智能巡檢機器人?
?? ? ? ? 功能?：搭載紅外攝像頭、紫外成像儀等傳感器，自動巡檢設備外觀、溫度、局放，替代人工夜間巡視。
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?總結：變電站自動化系統的設備并非孤立運行，而是通過過程層采集→間隔層處理→站控層決策的閉環協同工作：
? ? ? ? 電子式互感器與智能終端將一次設備狀態轉化為數字量；
? ? ? ? 保護測控裝置基于這些數據實現故障快速切除與設備控制；
? ? ? ? 監控主機與遠動裝置將數據匯總后，為調度提供全局視角；
? ? ? ? 輔助設備則保障整個系統的穩定運行。

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